汽車電子組件：一個正在發(fā)展的世界(下)

汽車中增長最迅速的應(yīng)用：

車載信息服務(wù)

　　汽車行業(yè)中增長速度最快的市場(特別是在西歐國家)是用于安全、導(dǎo)航、信息和娛樂的車載信息服務(wù)電子產(chǎn)品。據(jù)市場研究公司Strategy Analytics稱，整個汽車車載信息服務(wù)市場2008年的銷售收入將達(dá)到37億美元，預(yù)計2009年的銷售收入將達(dá)到45億美元。將近85%的歐洲車載信息服務(wù)市場(包括終端、組件和服務(wù))集中在五個國家：德國、法國、英國、意大利和西班牙。推動車載信息服務(wù)解決方案在歐洲的應(yīng)用的一個重要因素是更嚴(yán)格的安全規(guī)定禁止在汽車中使用手機(沒有免提配件的)。而且，由于交通阻塞，歐洲人平均每年花費在汽車中的時間達(dá)275小時。這種狀況在中國沒有太大的區(qū)別。中國的交通擁擠狀況正在增長。因此，人們?nèi)粘Ｐ枰耐ㄐ?、獲取信息、娛樂和舒適等功能都將逐漸地在汽車內(nèi)完成。

　　據(jù)市場研究公司iSuppli稱，收音機和CD光驅(qū)等傳統(tǒng)的企業(yè)娛樂系統(tǒng)正在被支持可下載內(nèi)容的便攜式數(shù)字設(shè)備所取代。為了適應(yīng)這種趨勢，汽車廠商正在設(shè)法安裝連接功能，把傳統(tǒng)的內(nèi)置汽車收音機與手機、MP3播放機、GPS設(shè)備和其它便攜式媒體平臺等下一代移動消費者產(chǎn)品連接在一起。


圖1 汽車中增長最快的部分，尤其是在西歐國家，是用于安全、導(dǎo)航、信息娛樂的Telematics

　　除了允許免提電話和把便攜式消費者設(shè)備與汽車內(nèi)的車載信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)連接在一起之外，車載信息服務(wù)平臺還能夠?qū)崿F(xiàn)互連網(wǎng)和電子郵件接入、GPS導(dǎo)航、隨需應(yīng)變的Web服務(wù)，如有關(guān)交通的信息、實時新聞、付費電視、遠(yuǎn)程診斷與維護，甚至還有可能用于付費和一旦發(fā)生事故時自動撥打急救電話。

　　車載信息服務(wù)中最廣泛接受的通信協(xié)議是USB和藍(lán)牙。藍(lán)牙技術(shù)提供的聲音質(zhì)量和免提功能可以避免駕駛員精力分散。至少有20%的事故是由于駕駛員精力分散引起的。在汽車應(yīng)用中使用的其它無線技術(shù)還有衛(wèi)星無線電、蜂窩網(wǎng)絡(luò)(GSM/GPRS)、Wi-Fi、ZigBee、超寬帶和WiMax。后面這些技術(shù)對于豐富多媒體內(nèi)容的高帶寬傳輸是為長理想的。由于其靈活性和低成本，ZigBee將越來越多地應(yīng)用于汽車的車載信息服務(wù)中，在非重要應(yīng)用中取代電纜連線，如汽車內(nèi)廣播和傳感器控制等。對于目前的系統(tǒng)來說，WiMAX能夠提供更快的速度和帶寬。在拉斯維加斯舉行的2008年國際消費電子展會上，寶馬索伯F1車隊與英特爾合作推出了一個演示。在這個演示中，參觀者能夠遙控F1汽車，盡管汽車位于數(shù)百米遠(yuǎn)的地方。美國汽車廠商克萊斯勒最近宣布了一項高級移動WiMAX的進展。這項技術(shù)使用一個800x480像素的觸摸屏，用PC式的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽功能提供GPS導(dǎo)航。

　　據(jù)市場研究公司iSuppli稱，在連接需求的推動下，2012年整個汽車信息市場的規(guī)模將從2006年的383億美元增長到538億美元。僅便攜式導(dǎo)航設(shè)備的出貨量就將增長三倍。2012年的便攜式導(dǎo)航設(shè)備出貨量將從2008年的1400萬臺增長到大約4200萬臺，復(fù)合年增長率大約是7%。最新的汽車用硬盤的存儲容量已經(jīng)達(dá)到了40GB以上，可以存儲歌曲和電影等多媒體信息。新的面向連接的信息娛樂系統(tǒng)的需求為芯片廠商創(chuàng)造了巨大的機會和挑戰(zhàn)。汽車信息娛樂應(yīng)用半導(dǎo)體組件市場2012年的銷售收入將從2006年的41億美元增長到70億美元。芯片廠商的主要挑戰(zhàn)是復(fù)雜性。對于標(biāo)準(zhǔn)化、可伸縮性和互操作性的需求將日益增長。為了鼓勵在不損害安全、可靠性和質(zhì)量的情況下普及車載信息服務(wù)解決方案，減少成本也是至關(guān)重要的。

　　車載信息服務(wù)功能通常是由一個控制器管理的。具有中、高水平計算能力、高帶寬和高內(nèi)存容量的控制器可以管理語音識別、視頻和軟件定義的廣播等高級功能。車載信息服務(wù)一般還需要數(shù)字信號處理器(DSP)、場可編程門陣列(FPGA)/復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)。除了車載信息服務(wù)和信息娛樂系統(tǒng)之外，安全系統(tǒng)也將產(chǎn)生相當(dāng)多的收入。汽車安全也是半導(dǎo)體的日益增長的和穩(wěn)定的市場，其原因也是由于管理規(guī)定的影響。集成在新的汽車型號中的高級安全系統(tǒng)包括車道偏離警告系統(tǒng)、碰撞避免和行人檢測系統(tǒng)。這些技術(shù)的實施對于提高日益擁擠的道路上的安全是非常重要的。在2006年，美國、歐洲和日本的道路交通傷亡人數(shù)一共是9.4萬人，推出的各種計劃預(yù)計將在2010年把道路交通傷亡人數(shù)減少到6.3萬人。有數(shù)據(jù)表明，如果駕駛員的反應(yīng)速度快半秒鐘，一半以上的事故就可以避免。在歐洲，三分之一的事故是由于變道或者離開車道造成的。三分之二的事故是由于不注意造成的。

　　行人是最容易受到傷害的。僅在歐洲，與汽車碰撞行人和自行車有關(guān)的交通事故就造成了大約9000人死亡和20萬人受傷。汽車安全應(yīng)用的電子系統(tǒng)的一些例子包括防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、電動助力轉(zhuǎn)向(EPAS)、自適應(yīng)巡航控制(ACC)、穩(wěn)定控制和氣囊系統(tǒng)。高端汽車型號也采用自動巡航控制系統(tǒng)、盲點監(jiān)視、車道偏離警告、夜視和駕駛員瞌睡報警器等高級功能。汽車公司正在采用各種總線互連系統(tǒng)以減少連線的復(fù)雜性，從而減輕重量和降低成本，同時提高燃料的效率。最普通的標(biāo)準(zhǔn)是美國的J1850、控制器局域網(wǎng)(CAN)和局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)。市場上的大約80%的CAN轉(zhuǎn)發(fā)器和微控制器是用于汽車應(yīng)用的。

　　向FlexRay等新的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議過渡將顯著減少耗油量。FlexRay協(xié)議也是實施x-by-wire技術(shù)的一個良好的候選者。x-by-wire正在使用處理器驅(qū)動的電子控制元件取代液壓和機械控制系統(tǒng)。Flexray系統(tǒng)目前在某些豪華汽車中應(yīng)用，預(yù)計在未來幾年里將在汽車行業(yè)普及。此外，以太網(wǎng)和面向媒體系統(tǒng)傳輸(MOST)都是非常有潛力的技術(shù)，特別是對于診斷和汽車多媒體應(yīng)用。


表1 2004-2009年以產(chǎn)品分類的全球汽車半導(dǎo)體市場 (單位：10億美元)
數(shù)據(jù)來源： BCC Research Group

軟件是汽車的關(guān)鍵

　　汽車信息系統(tǒng)日益增長的復(fù)雜性將繼續(xù)推動操作系統(tǒng)和軟件提供商開發(fā)優(yōu)化的軟件平臺，無論采用什么集成電路或者總線協(xié)議。汽車中包含的大量的功能已經(jīng)改變了汽車廠商使用軟件的方式。軟件將成為汽車系統(tǒng)關(guān)鍵的差異化因素。軟件對于實現(xiàn)語音識別、視頻壓縮器和消除錯誤等高級的功能是極為重要的。而且，汽車領(lǐng)域非常需要穩(wěn)定俄可靠的操作系統(tǒng)。下一代復(fù)雜的企業(yè)系統(tǒng)中將需要一個以上的操作系統(tǒng)。這些操作系統(tǒng)包括微軟的Windows汽車操作系統(tǒng)和開源軟件的Linux操作系統(tǒng)。這些軟件將在汽車的車載信息服務(wù)中發(fā)揮重要作用。美國風(fēng)河系統(tǒng)公司(Wind River Systems)最近發(fā)布了新的基于為汽車優(yōu)化的商業(yè)Linux的軟件平臺。這個軟件能夠加快汽車行業(yè)的車內(nèi)信息娛樂系統(tǒng)創(chuàng)新的應(yīng)用的上市時間。這個Java環(huán)境非常合適在車載信息服務(wù)系統(tǒng)中共享資源。對于重要任務(wù)功能來說，QNX和Osek/VDX等實時操作系統(tǒng)(RTOS)是首選的系統(tǒng)。QNX是最常用的實時操作系統(tǒng)，應(yīng)用在180多種型號的汽車中。此外，主要的EDA(電子設(shè)計自動化)公司最近也增強了他們?yōu)槠囀袌鎏峁┑墓ぞ摺?/p>

　　例如，Cadence是寶馬-索伯F1車隊正式的軟件解決方案提供商。MathWorks發(fā)布了一個新的Simulink環(huán)境發(fā)布版本。這個開發(fā)環(huán)境能夠方便和有效地自動生成兼容Autosar標(biāo)準(zhǔn)的代碼。

汽車行業(yè)最后一個待開發(fā)的領(lǐng)域：綠色汽車

　　汽車市場最重要的推動因素之一毫無疑問是日益關(guān)注的環(huán)境問題。由于更嚴(yán)格的環(huán)境管理規(guī)定，汽車廠商正在積極地向”綠色“技術(shù)發(fā)展。這些技術(shù)將減少污染排放，提高引擎效率和使用替代的能源，如電子汽車和混合燃料汽車，干凈的柴油機和燃料電池等。只有電子能夠減少汽車的污染排放，同時保證高水平的安全和舒適程度。這個問題正在吸引市場上的廠商的關(guān)注，并且一直是SEA世界大會的討論話題。SEA世界大會每年4月在美國的底特律召開。這個問題也將是今年11月在德國慕尼黑舉行的電子貿(mào)易展會上的一個熱門話題。

　　市場研究公司預(yù)測，到2010年，混合燃料汽車將占全球銷售的輕型汽車的3%。Paumanok公司預(yù)測稱，到2010年，HEV(混合電子汽車)汽車產(chǎn)量將超過300萬輛。到2015年，這個數(shù)字將增長到800萬輛?；旌先剂掀囋谥袊矒碛芯薮蟮臐摿ΑＭㄓ闷嚬菊谥袊鵀楸本W運會生產(chǎn)混合燃料汽車。通用汽車與上海汽車工業(yè)公司組建的合資企業(yè)上海通用將大批量生產(chǎn)混合燃料汽車。全球僅次于通用汽車的第二大汽車廠商和環(huán)保汽車的先驅(qū)豐田公司在2005年年底已經(jīng)開始在中國生產(chǎn)其流行的普銳斯(PRIUS)混合燃料汽車。

　　與傳統(tǒng)的汽車相比，混合電子汽車將采用更多的電子原件。雖然混合燃料汽車中使用的最昂貴的組件是電池，電源電子產(chǎn)品是第二昂貴的組件，甚至占一輛汽車總成本的20%。

　　除了32位處理器之外，代表混合燃料汽車電子控制的核心的半導(dǎo)體元件(逆變器/變換器)還包括驅(qū)動器、DC/AC、AC/DC和DC/DC變換器、由絕緣柵雙極晶體管(IGBT)構(gòu)成的調(diào)節(jié)器、功率場效應(yīng)管和功率二極管。主要的IGBT和功率場效應(yīng)管廠商包括飛兆半導(dǎo)體、英飛凌、International Rectifier、Ixys、意法半導(dǎo)體和Vishay Intertechnology。電感、變壓器、過濾器、電容和許多其它的無源組件也在爭奪在汽車上的應(yīng)用。無源組件在2010年的市場規(guī)模將達(dá)到17億美元，在2015年的規(guī)模將達(dá)到46億美元。